基于Cortex-M3具有RDM功能的调光设备设计

广东工程职业技术学院机电工程系 李南安

舞台灯光控制日益发展，本文提出了一种以Cortex-M3为硬件基础。具有RDM功能的调光设备的设计思路，并对软硬件系统进行了说明。

1 引言

RDM是DMX512-A协议的扩展版本，RDM协议是远程设备管理（Remote Device Management）协议，它以 DMX512-A为基础。将DMX512-A改成数据双向传输。在RDM协议下，控制台能够向灯具发送出请求，灯具应答请求，并且可以在控制台上修改灯具设置。每台具有RDM的灯具都通过其内置的惟一识别码来进行识别。包括远程设置DMX512初始地址的能力，状态监测及管理这些设备。目前DMX512-RDM控制系统悄然进入中国LED景观照明，并可能为中国LED景观照明指明了新的“方向性”改变。

本文设计了一种以Cortex-M3单片机硬件基础，具有RDM功能的调光设备，接入DMX512信号，并进行调光，并且能够接受RDM信号，实现远程的调光设备的远程管理，并能自动识别连接灯具的负载属性。

2 LPC1768

LPC1768是NXP公司推出的基于ARM Cortex-M3内核的微控制器LPC17XX系列中的一员。LPC17XX系列Cortex-M3微处理器广泛用于处理高度集成和低功耗的嵌入式应用。。ARM Cortex-M3 CPU具有3级流水线和哈佛结构。该LPC17XX系列微控制器的外设组件包含flash存储器（高达512KB）、数据存储器（64KB）、4个UART、2条CAN通道、2个SSP控制器、SPI接口、3个IIC接口、2输入和2输出的IIS接口、8通道的12位ADC、4个通用定时器、6输出的通用PWM、带有独立电池供电的超低功耗RTC和多达70个的通用IO管脚。因此选用该款芯片，并采用MDK集成开发工具（ARM版本），能够可提高效率，缩短周期。

3 硬件设计

本具有R D M功能的调光设备是以LPC1768(Cortex-M3)为控制核心。整个硬件系统包括DMX512/RDM信号接入模块，LPC1768，检测相位模块，调光模块，电压、温度及电流检测模块，显示模块，自动识别模块，通信模块等。整个调光设备硬件框图如图1所示。

图1 调光设备硬件框图

图2 DMX512/RDM电路原理图

图3 温度检测原理图

DMX512/RDM信号实际上是RS485信号，所有通过LPC1768本身串口1，加上外围SP485芯片，为了增加干扰能力加上光耦电路。其电路原理图如2所示。

电压、温度及电流检测模块通过外围电路将电流、温度转换为对应的电压信号，通过LPC1768的10位AD通道进行转换采样。其电路设计如图3和图4。

检测相位模块通过LM258比较器，正确检测到交流电的过零点。其检测电路如图5所示。

图4 电流检测原理图

图5 相位检测原理图

负载自动识别模块，通过检测负载的功率，实现负载的自动识别。其他电路如图6所示：

图6 负载自动识别原理图

调光输出输出模块将LPC1768输出PWM信号来控制硅块以达到控制灯光强弱。通信模块能够通过串口，将实时检测的温度和电流大小报告给控制台，而且控制台能够通过该接口对设备的进行设置。

4 软件系统设计

软件系统部分采用模块化设计，方便各个功能的调试和实现。软件系统主要包括主程序模块、处理Dmx/RDM信号、WM输出、通信、显示等模块组成。

4.1 主程序模块

主程序模块采用循环查询直至断电退出，以达到控制灯光亮度的目的。主程序流程如图7所示。

图7 主程序流程图

4.2 处理Dmx512/RDM信号模块

Dmx512信号处理模块接收外部来的dmx512/RDM信号，接收到了break信号后，开始接收数据，收到3个3字节后，判断消息是DMX512消息，还是RDM消息，如果是RDM，收满长度结束接收，如果是DMX512收满513个字节，结束接收，转入数据处理。收到下一个break信号，重新开始下帧接收。

4.3 调光控制PWM输出处理模块

PWM输出处理模块根据DMX512数据，输出周期为10ms的PWM信号。

4.4 自动识别模块

自动识别模块自动监测负载功率，然后根据内部数据，进行判读，来实现负载的识别，是阻性还是非阻性，并能够实现判断是否空载。

5 结束语

本文设计了一种基于Cortex-M3具有RDM功能的调光设备，以ARM Cortex-M3内核为硬件基础，并从应用技术角度出发，详述了RDM功能调光设备的硬，软件设计。市场证明该设备价格低廉，运行可靠，并取得比较大的经济价值。